细菌的感染和免疫

第七章 细菌的感染与免疫 Bacterial Infection and Immunity 主要内容 概述 正常菌群和条件致病菌 细菌的致病性 感染的种类和类型 概 述 细菌的感染 (infection)：细菌侵入机体，进行生长繁殖、释放毒性物质等引起宿主出现不同程度的病理过程。 致病菌/病原菌(pathogen)：能引起宿主感染的细菌。 非致病菌/非病原菌(nonpathogen)：不能造成宿主感染的细菌。 感染三要素 细菌的致病性 宿主免疫性(系统应答) 感染 抗感染免疫 环境 (社会、自然) §1 正常菌群与机会致病菌 一、正常菌群 (normal flora) 1.概念：正常人体和与外界相通的腔道 中存在着不同种类和数量的微生物。在 人体免疫功能正常时对人体无害，有些 还有利的微生物。 2.生理学意义： (１) 生物拮抗 (２) 营养作用 (３) 免疫促进 (４) 抗衰老，抗肿瘤 生物拮抗：病原菌侵入机体，要突破皮肤和粘膜屏障，而寄居这些部位的正常菌群通过受体、营养和空间竞争及产生有害代谢物等方式，抵抗外来致病菌，使之不能定制或被杀死。 营养：参与宿主的物质代谢、营养转化和合成，如大肠埃希菌能合成B族维生素和维生素K，供机体吸收利用。 免疫：促进免疫器官发育，刺激免疫系统产生有一定保护力的免疫应答。 抗衰老：双歧杆菌、乳酸菌等，能产生超氧化物歧化酶，双歧杆菌在婴幼儿肠道中占98％，产生的酸性产物可保持肠道的酸性环境，维持肠道正常蠕动，促进肠道内容物的排出。 抗肿瘤：能够产生多种酶类，可将某些致癌物转化为非致癌物。 人体常见的正常菌群 部位 主要菌类 皮肤 葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌、丙酸杆菌、白色假丝酵母菌 口腔 表皮葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎链球菌、奈瑟氏菌、类杆菌、梭杆菌 鼻咽腔 葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎链球菌、奈瑟氏菌、乳杆菌 眼结膜 葡萄球菌、类自喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌 外耳道 白色葡萄球菌、干燥杆菌 胃 一般无菌 肠道 大肠埃希氏菌、产气杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、葡萄球菌、粪链球菌、类杆菌、产气荚膜梭菌、破伤风梭菌、双歧杆菌、真细菌、乳杆菌、白色假丝酵母菌 尿道 白色葡萄球菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌 阴道 乳杆菌、大肠埃希氏菌、类白喉杆菌、白色假丝酵母菌 鼻咽腔 葡萄球菌、甲/丙型链球菌、 肺炎球菌、奈氏菌、类杆菌等 外耳道 葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌等 口腔 表皮葡萄球菌、甲/丙型链球菌、类白喉杆菌、肺炎球菌奈氏菌、乳杆菌、梭杆菌、螺旋体、放线菌、白念珠菌等 肠道 大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌 绿脓杆菌、葡萄球菌、厌氧性细菌、真菌、乳杆菌，双歧杆菌等 阴道 大肠杆菌、乳杆菌 白念珠菌、类白喉杆菌、 非致病性分枝等 皮肤 葡萄球菌、绿脓杆菌、白念珠菌、丙酸杆菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌等 人 体 内 正 常 菌 群 的 分 布 眼结膜 白色葡萄球菌、干燥杆菌等 尿道 白色葡萄球菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌等 二、机会致病菌 (opportunistic pathogen) 1.概念：正常菌群与宿主间的平衡状态及正常 菌群间的平衡，在某种特定的条件下被打破，使原来不致病的细菌成了致病菌。 2.致病条件： 寄居部位的改变 免疫功能低下 菌群失调(dysbacteriosis)—某种原因使机体某些部位正常菌群中各细菌的比例关系发生大幅度改变而超出正常范围的状态，称为菌群失调。由于菌群失调而导致的病症称菌群失调症。 §2 细菌的致病作用 致病性(pathogenicity)：细菌对宿主感染的致病能力。 细菌的致病性 毒 力 侵入数量 侵入门户 侵袭力 毒 素 一、毒力 (virulence) 毒 力 致病菌的致病性强弱程度(量)。 半数致死量 (LD50) 半数感染量 (ID50) 在一定时间内，通过一定途径，能使 一定体重或年龄的某种动物半数死亡或感 染所需要的最小细菌数或毒素量。 1.侵袭力(invasiveness) 概念：致病菌突破机体防御功能，侵入机体并在 体内定植、繁殖和扩散的能力。 物质基础： (1)荚 膜：保护、抗吞噬和抗杀菌物质的作用； (2)粘附素：粘附于粘膜细胞，避免被清除(菌毛)； (3)侵袭性物质：协助致病菌定植、繁殖与扩散； (4)生物被膜：粘附、抗免疫、耐药等。 侵袭性酶 上皮细胞 粘附素(adhensin):菌毛粘附素和非菌毛粘附素。 作用：抵抗纤毛运动、肠蠕动、尿液冲刷的清除，有利于细菌在局部的定植。粘附具特异性。 侵袭性酶:金葡菌血浆凝固酶；A群链球菌透明质酸酶，链激酶，DNA酶，IgA蛋白酶等. 侵袭素:在肠杆菌中发现，如伤寒沙门菌、痢疾志贺菌、致病性大肠杆菌等。可通过存在于细菌表面的侵袭素侵入肠上皮细胞。 ２.毒素(toxin) 概念：细菌合成的对机体组织细胞有损害的 毒性物质。 种类： (1)内毒素：G-菌的细胞壁成分，当细菌裂解或 endotoxin 菌体破坏后释放的毒性脂多糖物质。 (2)外毒素：G+菌和部分G-菌在生长过程中合成 exotoxin 并分泌到菌体外的毒性物质。 分类：根据外毒素对靶细胞的亲和性和作用机制的不同,分为三大类 神经毒素（neurotoxin）破伤风痉挛毒素、肉毒毒素 细胞毒素（cytotoxin）白喉毒素、葡萄球菌表皮剥脱毒素、A群链球菌溶血素、大肠埃希菌溶血素 肠毒素（enterotoxin）霍乱肠毒素、ETEC肠毒素、产气荚膜梭菌肠毒素、葡萄球菌肠毒素   内毒素与外毒素的区别 种类 内毒素 外毒素 来源 G- G+及部分G- 存在部位 细胞壁成分、细菌裂解后释出 活菌分泌或细菌溶解后散出 化学成分 脂多糖 蛋白质 稳定性 好、160℃2-4h被破坏 差、60-80℃30m被破坏 毒性作用 较弱、各种内毒素作用大致 相同，引起休克，发热，DIC等 强、对机体组织器官有选择性， 引起特殊临床表现 抗原性 弱，能刺激机体形成抗体， 但无中和作用，甲醛处理后不 能形成类毒素(toxoid) 强，能刺激机体形成抗毒素， 经甲醛脱毒后能形成类毒素 外毒素蛋白质成分 A：活性亚单位 B：结合亚单位 分子结构：A-B模式 根据对宿主细胞的亲和性及作用靶点分三类：神经毒素、细胞毒素和肠毒素。 (A)热源性(pyrogenecity) (B)白细胞数目改变 (C)内毒素血症(endotoxemia)和休克 (D) DIC 内毒素生物学作用： 二、细菌入侵的数量 与细菌的毒力成反比例 毒力越强，引起感染所需的菌量越小 毒力越弱，引起感染所需的菌量越大 三、细菌入侵的途径 各种细菌侵入机体，须有合适的途径 破伤风杆菌:伤口-深而窄、污染严重-感染 消化道-不致病 痢疾杆菌:消化道感染－肠道－粘液脓血便 结核杆菌:呼吸道、消化道、皮肤 －－肺结核、肠结核、皮肤结核 一、感染的来源与传播 外源性感染(exogenous infection) ：来源于宿主体外的细菌所引起感染。 传染源：病人 、带菌者 、带菌动物 传播途径：呼吸道、消化道、皮肤创伤、节肢动物 媒介、STD、多途径感染（结核） 内源性感染(endogenous infection) ：体内正常菌群转化为条件致病菌，传染源来自自身的感染。 §4 感染的发生和发展 1. 隐性感染(inapparent infection)： 机体抗感染免疫力较强，或侵入的病原菌数量少、毒力较弱，病原菌感染后对机体的损害较轻，不出现或仅出现不明显的临床症状。 二、感染的类型 根据感染的发生、发展和结局不同分类 在每次传染病流行中，隐性感染者一般约占人群的90%或更多，如结核 2. 显性感染(apparent infection) ： 机体抗感染免疫力较弱，或侵入的病原菌毒力强、数量多，以致机体的组织细胞受到不同程度的损害，出现一系列明显临床症状。 (１)根据病情缓急分：急性感染(acute infection) 3W 慢性感染(chronic infection) 2M (２)根据感染部位分为：局部感染(local infection) 全身感染(systemic infection) 毒血症(toxemia) 菌血症(bacteremia) 败血症(septicemia) 脓毒血症(pyemia) 内毒素血症(endotoxemia) 病原菌 血 流 毒 素 毒血症 不繁殖 菌血症 繁殖 败血症 内毒素血症 化脓菌 多发性脓肿 脓毒血症 3. 带菌状态： 机体在显性感染或隐性感染后,病原菌并未及时消失，而在体内继续留存一定时间并不断向体外排菌，与机体免疫力处于相对平衡状态，称之为带菌状态。 处于带菌状态的人称为带菌者(carrier)。 三、环境因素 气候 地理 社会因素：国家经济状况、战争 一、概念及基本特点 医院感染(hospital infection)又称医院内感染(nosocomial infection)或医院获得性感染(hospital acquired infection)，指包括医院内各类人群所获得的感染，主要指病人在住院期间又发生的其他感染。 §5 医院感染 病原菌主要是机会致病性微生物，分离的病原菌多为耐药菌株 （一） 基本特点 1. 感染的对象包括一切在医院活动的人群, 但易感对象为免疫功能低下的患者； 2. 感染的地点、时间必须发生在医院内，包括出院不久发生的感染; 3.感染来源以内源性感染为主，病原体主要是机会致病性微生物； 4.传播方式以接触为主； 5.病原体常为耐药菌。 直接接触，间接接触或飞沫传播 （二）分类 内源性医院感染(endogenous nosocomial infection) 外源性医院感染(exogenous nosocomial infection) 交叉感染(cross infection) 环境感染(environmental infection) 内源性医院感染：自身感染，指患者在医院被由于某种原因使自身寄居的正常菌群转变成机会性致病菌或潜伏的致病微生物大量繁殖而导致的感染。 外源性医院感染：患者遭受医院内非自身存在的微生物侵袭而发生的感染。 交叉感染：病原微生物主要来自其他患者或带菌者； 环境感染： 通过污染医护用品、诊疗设备等获得的感染。 二、医院感染的微生态特征 (一) 微生物的特点 1. 主要为机会致病菌致病，90%以上毒力较弱或无毒，多为内源性感染； 2. 大多为耐药菌或多重耐药菌； 3. 常发生种类的变迁； 4. 适应性强。 (二) 常见微生物 主要是细菌，其次是病毒、真菌；既有致病性微生物，也有机会性致病微生物。 上世纪50-60年代，世界范围内医院感染的主要病原菌为G+球菌，70-80年代以后，国内外医院感染微生物均以G-杆菌为主 医院感染中常见的微生物 金黄色葡萄球菌（35.5%），绿脓假单胞菌（25%），克雷伯菌（11.8%），大肠杆菌（10.3%）、 三、流行病学特征 (一) 感染源：病人、病原携带者(carrier)、环境感染贮源(reservior)、动物感染源。 (二) 传播途径：接触传播、空气传播、媒介传 播、昆虫传播。 (三) 易感者：取决于病原体的毒力和宿主的易 感性。 传播途径:1. 接触传播：最常见的传播方式之一；2. 空气传播：微生物气溶胶；3. 媒介传播：水、食物；血及血制品；4. 昆虫传播：鼠类、蚊、蝇、跳蚤等。 四、现状及危害性 全球感染率为3～20% ，我国发生医院感染约为500万例，感染率约为4.6%，其中医院死亡病人中，约1/3～1/4直接死于医院感染。 医院感染与医院相依并存。随着免疫容忍性宿主的增加，现代诊断和治疗手段的不断提高，尤其是侵袭性操作和抗菌药物及免疫抑制剂的广泛使用，医院感染已经成为世界各国各级医院面临的突出的公共卫生问。 胃插管术 气管插管术 五、医院感染的预防和控制 消毒与灭菌：手、室内空气、器械物品、 环境消毒 隔离预防：传染源隔离和保护性隔离 合理使用抗生素 医院感染监测 重点监测科室 手术室和重症监护病房（ICU） 新生儿室 血液透析室：科室周围环境常有血液污染，医护人员和透析患者有较大感染危险 中心供应室 血库 临床注射治疗室和临床实验室 G－菌入血引起中毒症状，称为 A、败血症 B、毒血症 C、内毒素血症 D、脓毒血症 E、菌血症 三、微生态平衡与失调 微生态学(microecology) ：从细胞或分子水平上研究微生物与宿主、环境相互关系的学科。 医学微生态学：研究寄居在人体表和与外界相通的腔道的微生物与微生物、微生物与人体以及微生物和人体与外界环境相互依存、相互制约关系的学科。 微生态平衡(microeubiosis) ：正常微生物群与其宿主生态环境在长期进化过程中形成的生理性组合的动态平衡。 微生态失调(microdysbiosis)：正常微生物群与其宿主之间的平衡在外界环境因素的影响下被破坏，由生理性组合转变为病理性组合状态。 菌群失调症：正常微生物的种群发生了定量或定性的变化所引起的疾病。 生态学(ecology)：研究生物与环境相互关系的科学。 生物拮抗：病原菌侵入机体，要突破皮肤和粘膜屏障，而寄居这些部位的正常菌群通过受体、营养和空间竞争及产生有害代谢物等方式，抵抗外来致病菌，使之不能定制或被杀死。 营养：参与宿主的物质代谢、营养转化和合成，如大肠埃希菌能合成B族维生素和维生素K，供机体吸收利用。 免疫：促进免疫器官发育，刺激免疫系统产生有一定保护力的免疫应答。 抗衰老：双歧杆菌、乳酸菌等，能产生超氧化物歧化酶，双歧杆菌在婴幼儿肠道中占98％，产生的酸性产物可保持肠道的酸性环境，维持肠道正常蠕动，促进肠道内容物的排出。 抗肿瘤：能够产生多种酶类，可将某些致癌物转化为非致癌物。 粘附素(adhensin):菌毛粘附素和非菌毛粘附素。 作用：抵抗纤毛运动、肠蠕动、尿液冲刷的清除，有利于细菌在局部的定植。粘附具特异性。 侵袭性酶:金葡菌血浆凝固酶；A群链球菌透明质酸酶，链激酶，DNA酶，IgA蛋白酶等. 侵袭素:在肠杆菌中发现，如伤寒沙门菌、痢疾志贺菌、致病性大肠杆菌等。可通过存在于细菌表面的侵袭素侵入肠上皮细胞。 分类：根据外毒素对靶细胞的亲和性和作用机制的不同,分为三大类 神经毒素（neurotoxin）破伤风痉挛毒素、肉毒毒素 细胞毒素（cytotoxin）白喉毒素、葡萄球菌表皮剥脱毒素、A群链球菌溶血素、大肠埃希菌溶血素 肠毒素（enterotoxin）霍乱肠毒素、ETEC肠毒素、产气荚膜梭菌肠毒素、葡萄球菌肠毒素 根据感染的发生、发展和结局不同分类 在每次传染病流行中，隐性感染者一般约占人群的90%或更多，如结核 病原菌主要是机会致病性微生物，分离的病原菌多为耐药菌株 直接接触，间接接触或飞沫传播 内源性医院感染：自身感染，指患者在医院被由于某种原因使自身寄居的正常菌群转变成机会性致病菌或潜伏的致病微生物大量繁殖而导致的感染。 外源性医院感染：患者遭受医院内非自身存在的微生物侵袭而发生的感染。 交叉感染：病原微生物主要来自其他患者或带菌者； 环境感染： 通过污染医护用品、诊疗设备等获得的感染。 上世纪50-60年代，世界范围内医院感染的主要病原菌为G+球菌，70-80年代以后，国内外医院感染微生物均以G-杆菌为主 金黄色葡萄球菌（35.5%），绿脓假单胞菌（25%），克雷伯菌（11.8%），大肠杆菌（10.3%）、 传播途径:1. 接触传播：最常见的传播方式之一；2. 空气传播：微生物气溶胶；3. 媒介传播：水、食物；血及血制品；4. 昆虫传播：鼠类、蚊、蝇、跳蚤等。 生态学(ecology)：研究生物与环境相互关系的科学。